Conservarea diversității formelor de viață este o problemă majoră cu care se confruntă omenirea modernă. G.Gauze a demonstrat de asemenea că stabilitatea comunității este mai mare cu cât numărul speciilor sale constitutive este mai mare. În consecință, conservarea biodiversității este singurul mecanism pentru stabilitatea vieții pe Pământ.
În plus, pentru a furniza populației în creștere a planetălui nostru cu alimente, este necesar să se aducă noi soiuri de plante agricole mai productive, iar pentru succesul reproducerii, este important să existe un flux continuu de gene din surse noi. Plantele sălbatice sunt o sursă tradițională de material genetic. Cu toate acestea, datorită extinderii orașelor, a terenurilor agricole, a defrișărilor, a deteriorării mediului, aceste specii sunt înlocuite treptat, iar multe dintre ele sunt pe punctul de a dispărea, deci trebuie să fie păstrate.
Există mai multe modalități de păstrare a rezervelor genetice ale plantelor superioare: rezerve, parcuri naționale, bănci de semințe. Recent, acordă o mare atenție la crearea și dezvoltarea de noi metode: celule de calus de colectare a interschimb, culturi celulare escrow și în final crioconservare, adică obiecte de stocare la o temperatură foarte scăzută, de obicei, temperatura azotului lichid (-196 ° C) ... Crioprezervarea are avantaje semnificative față de alte metode. Dacă se află într-o stare profund înghețată, metabolismul se oprește complet, nu există modificări moleculare fizico-chimice semnificative nu numai în celulă, ci și în mediul acvatic din jur.
Genofond și factorii care o influențează. Genofond este informația genetică care este încorporată în organism, ceea ce determină creșterea și dezvoltarea acestora. Au fost stabili următorii factori care influențează fondul genetic al organismelor: radiații ultraviolete (UV), metale grele, deșeuri industriale. Impactul fiecăruia dintre acești factori poate determina modificări ale proprietăților biologice ale organismului și chiar duce la dispariția acestuia.
În prezent, situația ecologică de pe planeta noastră are o influență semnificativă asupra aparatului genetic al multor organisme vii. Unele specii sunt pe cale de dispariție. În acest sens, problema conservării genei de plante și animale dobândește o semnificație deosebită.
Moduri tradiționale de conservare a bazinului genetic. Conservarea diversității formelor de viață este cea mai importantă problemă a omenirii moderne. De mult timp sa dovedit că stabilitatea unei comunități este mai mare, cu atât mai mare este numărul speciei sale constitutive. Prin urmare, conservarea biodiversității este singurul mecanism care asigură stabilitatea vieții pe Pământ.
Metodele tradiționale - rezerve, grădini botanice, colecții de semințe de plante nu sunt fără deficiențe.
Deci, rezervele nu oferă o garanție deplină a conservării tuturor tipurilor de plante crescute pe teritoriul lor. Acest lucru se datorează extinderii terenurilor agricole și despăduririi neautorizate (Figura 3.29).
Grădinile botanice sunt de obicei stocate numai anumite tipuri de plante sau o parte din reprezentanții lor (fig. 3.30) .Toate acest lucru face necesară crearea unor noi modalități de a păstra diversitatea fondului genetic de plante și animale, precum și umane, cum ar fi colecțiile de semințe (Fig. 3.31) și de a salva în condiții in vitro.
Conservarea rezervelor genetice de plante în condiții in vitro. Această tehnică implică utilizarea colecțiilor: culturi de plante de calus, precum și plante în tuburi de test și culturi de suspensie. Dezvoltarea metodelor de cultivare a celulelor și țesuturilor in vitro le-a permis să fie utilizate pentru conservarea genotipului de diferite obiecte de plante (Figurile 3.32-3.34).
În Institutul de Fiziologie a Plantelor. KA Timiryazev RAS (Moscova) are o colecție mare de 182 de unități de stocare, dintre care 85 sunt culturi de calus și suspensie, iar 97 sunt plante în tuburi de testare. Tulpinile Rauwolfia (Rauwolfia serpentina) Ginseng Panax ginseng și menținut în aceste condiții timp de peste 40 de ani și își păstrează proprietățile, inclusiv capacitatea de a sintetiza compuși biologic activi (alcaloizi și steroizi).
Depunerea colecțiilor de celule vegetale in vitro.
În prezent, s-au elaborat metode pentru așa-numita "depunere" a colecțiilor, care pot extinde semnificativ perioada dintre transplanturile de culturi. Acest lucru se datorează faptului că subcultivarea periodică a culturilor de celule vegetale este laborioasă și necesită cheltuieli considerabile, atât pentru realizarea muncii, cât și pentru pregătirea mediilor nutritive pentru cultivare.
Următoarele metode sunt utilizate pentru depunerea:
- cultivarea culturilor la temperaturi joase pozitive (1-10 ° C) și intensitate scăzută a luminii (până la 50 lux);
- adăugarea la mediul osmatic (manitol, sorbitol sau concentrații crescute de zaharoză);
- scăderea presiunii atmosferice (până la 0,5 mm Hg);
-includerea în mediul nutritiv a substanțelor care inhibă creșterea culturilor, de exemplu, acidul abscisic (5-10 mg / l) sau CCC (clorură de clorocolină - 2 g / l);
- hipoxie (crescând sub un strat de ulei mineral pentru a reduce accesul la oxigen).
Depozitele colectate de culturi de plante pot crește fără transplant timp de 1 an și chiar mai mult. În unele cazuri, este de succes să se utilizeze simultan mai multe abordări, de exemplu, în creștere la temperatură scăzută și în prezența substanțelor care inhibă creșterea celulară.
Crioprezervarea și posibilitățile sale. Crioprezervarea este una dintre cele mai promițătoare metode de conservare a genei de plante și animale superioare. Vă permite să depozitați organele, țesuturile și celulele într-o stare înghețată la temperatura azotului lichid (-196 ° C). Materialul stocat în aceste condiții rămâne stabil din punct de vedere genetic și nu este supus modificărilor care apar cu organismele atunci când sunt depozitate în moduri convenționale.
Dezvoltarea Cryobiology (știința acțiunii temperaturilor scăzute asupra organismelor vii) a început în anul 1900, când J. K. și Linde. Dewar obținut în cantități semnificative, aer lichid, constând din azot și hidrogen. Bacteriile păstrate în ea în viitor nu numai că au reînviat, dar și-au păstrat proprietățile.
În 1938 a fost efectuată o înghețare profundă a spermatozoidelor umane, dintre care unele au supraviețuit. Dar pentru a salva sperma unui număr de animale domestice și de păsări (tauri, cocoși) a învățat doar 10-11 ani mai târziu. În curând pe o bază comercială, au fost organizate primele criobank-uri reale de material seminal de la cei mai buni producători de tauri. În prezent, s-au înregistrat progrese semnificative în conservarea ovocitelor, a embrionilor de șoareci și a spermatozoidelor umane.
Analiza teoretică a crioconservării. Principalele momente critice ale crioconservării sunt formarea de gheață în interiorul și în exteriorul celulelor corpului și deshidratarea acestora (deshidratare).
Formarea gheții extracelulare și intracelulare constă în faptul că o scădere a temperaturii ambientale sub punctul de îngheț al soluției duce la supracolizarea sa, formarea gheții în jurul celulelor și apariția centrelor de cristalizare. Apa părăsește celulele și îngheață pe suprafața gheții exterioare.
Formarea gheții intracelulare de obicei dăunează celulelor și numai în cazul formării unor cristale de gheață foarte mici (sticloase) se pot dezvolta în continuare.
Animale și celule vegetale. Celulele de plante sunt un obiect mai dificil de crioconservare decât celulele animale. Aceasta se datorează mărimii lor mai mari: mărimea celulei vegetale este de 15-1000 μm, iar mărimea celulelor animale este de 7-25 μm. În plus, celulele de plante conțin organoide speciale - un perete puternic de celuloză. Prezența unui sistem de vacuole este deosebit de complicată de deshidratare. Vacuolul central în celulele plantelor poate ocupa până la 90% din volumul total, ceea ce face dificilă deshidratarea acestora.
Tehnologia crioconservare se bazează pe regularități crioconservarea chtopri celule (crioconservare) du-te într-o profundă stare de animație suspendată, și după o lungă ședere în acestea sunt readuse la starea normală (normal).
Principalele etape de crioconservare.
1. Pre-cultivarea celulelor sau a organismelor. Aceasta ia în considerare rezistența lor la efectul compoziției mediului de cultură, precum și corespondența dintre vârsta, stadiul de creștere și numărul de celule înainte de extracție.
2. Preambalarea materialului preparat în recipiente. În același timp, pentru înghețarea și depozitarea celulelor sau a organismelor preparate se utilizează o varietate de tipuri de recipiente. Ambalarea se efectuează în condiții sterile (Figura 3.35).
